что такое акустика зала

Акустика залов и помещений

Акустика – один из важнейших факторов, влияющих на впечатление о пространстве в целом. Множество залов построено и оборудовано без соблюдения правил и критериев, напрямую связанных с качеством звука. И это касается, в том числе помещений, в которых акустика крайне важна.

Например, концертных залов в школах и университетах. Причин плохой акустики здесь может быть множество: от большого времени реверберации до резонансов, искаженной передаче жестикуляции и стоячих волн. Для того, чтобы добиться улучшенного и разборчивого звучания в таких залах, нужно исключить выступления в живую, оставив только уже записанное аудио, уровень громкости снизить до минимального, а зал при этом должен быть полностью заполнен слушателями, одежда и тела которых будут выполнять звукопоглощающую функцию. Однако на практике тяжело выполнить все эти условия.

Что влияет на качество акустики

Чтобы улучшить качество акустики помещения, стоит более подробно ознакомиться с условиями, без которых не достичь позитивного результата. Но для начала рассмотрим несколько примеров, которые позволят рассмотреть проблему на практике.

Исследования открытых театров, известных своей высококачественной акустикой и минимальным отражением, показали, что большинство проблем со звучанием зависит от реверберации. Также важным является расположение отражающих поверхностей на небольшом расстоянии от источника звука. При соблюдении последнего критерия можно улучшить звучание, как музыки, так и речи. Это объясняется тем, что скорость звуков, отраженных от поверхностей, которые находятся вблизи источника, увеличивается и приходит незамедлительно после прямого звука, поэтому хорошо сказывается на акустике.

Таким образом, рассмотрев пример открытых театров, полученные знания можно применить и при устранении проблем, на которые прямо влияет акустика помещения. Существует заблуждение о том, что отражение со сцены требуется для увеличения громкости в зале. Однако, отражающие поверхности служат для того, чтобы исполнители могли «слышать себя».

В помещениях с большой площадью отражение действительно имеет влияние на усиление акустического звука в зале, но оно незначительно. Усиления происходит только первые несколько отражений, последующие же никак не сказываются на восприятии звучания залом. Ключевую роль же тут играют системы звукоусиления.

Некоторые исследования

С концертными помещениями меньших размеров дело обстоит несколько иначе. В ходе исследований изменений свойств звука в закрытых пространствах выяснилось, что музыкантам больше импонирует игра в реверберирующих помещениях, а слушатели же считают, что музыка воспринимается лучше там, где отсутствует эхо.

Для достижения эффективной реверберации, необходимо наличие в стенах материала, который будет поглощать звуковые волны. Благодаря этому после эха звук будет постепенно затухать.

Чем дальше звукопоглощающий материал расположен от исполнителей и ближе к слушателям, тем лучше звучания, как для первых, так и для вторых.

Так, когда стены в части, где разместились музыканты стали отражать звук, исполнители стали «слышать себя», а часть со слушателями стала работать по принципу открытых театров, стены которого поглощают звук.

Но, естественно, имеет значение отражение звука или его поглощение не только стенами. В ходе еще одного эксперимента выяснилось, что чем ниже над исполнителями расположен отражатель, тем лучше и качественней звучание, как для музыкантов, так и для слушателей.

Разбираем зал по частям. Что сделать для улучшения акустики

Дополнительные факторы влияющие на акустику

Архитектурная акустика во многом зависит и от качества и размещения звуковоспроизводящей аппаратуры. Среди распространенных ошибок – размещение часто используемых широкополосных порталов по краям сцены. Они не в состоянии воспроизвести низкие частоты, чем ухудшат звучания.

Можно значительно улучшить ситуацию, устранив лишние препятствия на пути звука к слушателю. Для этого порталы стоит устанавливать не на сцене, а на стойках, либо подвешивать их под потолок под определенным углом.

Используя акустические on-line калькуляторы, вы сможете рассчитать оптимальное расположения громкоговорителей, время реверберации и многое другое.

Стоит обратить внимание и на другие факторы, к которым чувствительна акустика помещений. Это и время года, и температура воздуха, и одежда присутствующих людей – легкая или плотная.

Не только концертные залы нуждаются в качественной шумоизоляции. Это и студии звукозаписи, и конференц-залы, и квартиры. Так что, ознакомившись с основными принципами акустики, можно начинать процесс устранения нежелательных шумов.

Источник

Как заставить зал «зазвучать»: азы акустической подготовки

Среди инженеров-строителей популярна шутка, что как ни проектируй систему водоснабжения, она будет работать; как ни проектируй вентиляцию, она работать не будет. С акустическими характеристиками помещений дело обстоит ещё хуже. Конечно, если проектируется театральное здание или концертный зал, вопросам акустики уделяют первоочередное внимание, но много ли у нас таких залов? В остальных случаях о том, как будет «звучать» помещение, думают в последнюю очередь и в результате получают гулкие коробки с безобразной акустикой. Другой нередкий случай – перепрофилирование помещений, которые изначально «звучать» вообще были не должны. Как же бороться с возникающими проблемами? На помощь приходят устройства электронной акустики.

Рис. 1. Отражения звука в помещении

Рассмотрим вариант создания системы звукоусиления речи в помещении.

При работе в помещении с неидеальными акустическими характеристиками, в первую очередь, следует очертить круг возможного. С акустическими свойствами помещения ничего сделать нельзя, или можно сделать очень мало, поэтому основное внимание следует уделять акустическим системам (АС) и электронным средствам обработки звука (рис. 1, 2). Инженер-электроакустик в принципе способен решить две задачи: скорректировать частотную характеристику звука и изменить его динамический диапазон. В свою очередь, частотная характеристика звукоусилительного тракта складывается из АЧХ применяемых АС систем и акустических свойств помещения. АС чрезвычайно сложным образом взаимодействуют с помещением – с его стенами, полом, потолком, с мебелью, элементами убранства и с находящимися внутри людьми. Для каждой точки помещения суммарный фактор взаимодействия отражений будет разным. Люди, сидящие в первом и последнем ряду, будут слышать выступающего по-разному.

Рис. 2. Осциллограмма отражений звука с рис. 1

Важнейшими характеристиками акустики помещений является время реверберации, т.е. время, за которое уровень звукового сигнала спадает на 60 дБ от начального. Например, для конференц-залов рекомендованное время реверберации не должно превышать 1 с, но на практике это значение является труднодостижимым и в реальных помещениях можно встретить значения до 8 с.

Второй важнейший параметр – это радиус гулкости. Радиус гулкости – это расстояние от источника звука до слушателя, внутри которого энергия прямого звука превышает энергию отражённого.

Грамотная, эффективная коррекция звука возможна только внутри радиуса гулкости, поэтому правильно спроектированный конференц-зал должен быть таким, чтобы все слушатели находились внутри радиуса гулкости, который в этом случае лучше назвать радиусом чёткости.

Время реверберации и радиус гулкости связаны. Для увеличения радиуса гулкости можно применить АС с более узкой диаграммой направленности, что уменьшит количество отражений, и/или увеличит количество АС, распределив их по залу. Средствами цифровой обработки звука иногда удаётся частично скорректировать строительные ошибки и добиться более качественного звука.

Основными типами приборов для коррекции АЧХ являются эквалайзеры. Классический, проверенный временем, но постепенно устаревающий аппаратный эквалайзер – графический (рис. 3) 30-полосный или третьоктавный. Главное его достоинство – наглядность создаваемой АЧХ. Недостатки – фиксированное количество полос и заданная ширина каждой полосы.

Рис. 3. Графический эквалайзер

Основное правило использования эквалайзера заключается в том, что вырезать части спектра следует узкими полосами, а добавлять – широкими. Нельзя, например, в конференц-зале вырезать весь диапазон средних частот, так как просядет весь диапазон человеческой речи. Поднимая какую-то одну частоту, получим неприятный звон или взвизгивания на этой частоте. Не стоит пытаться исправить неисправимое, например, грубые ошибки АС, особенно вблизи их нижней граничной частоты.

Рис. 4. Параметрический эквалайзер

По уровню следует добавлять примерно столько же, сколько вырезается, иначе общий уровень звука недопустимо просядет. В целом коэффициент передачи эквалайзера должен быть примерно равен единице.

Более совершенный прибор – это параметрический эквалайзер (рис. 4), у которого каждая полоса допускает множество настроек. Как правило, они реализуются на базе компьютерных технологий.

Следующий этап – финальная настройка звука. Начинать следует с прослушивания какой-либо музыкальной композиции, причём выбирать надо композицию, правильное звучание которой вам хорошо знакомо. На этом этапе выставляют комфортный уровень ВЧ и НЧ, после чего с помощью параметрического эквалайзера приступают к поиску проблемных частот. Нужно выбрать какую-либо полосу частот и двигать её вдоль оси, стараясь найти такое положение, при котором звук стал комфортным. Выставив ширину и глубину вырезаемой полосы, процедуру повторяют несколько раз.

Затем переходят к проверке и подстройке микрофонов, при этом лучше работать со знакомыми приборами. Самовозбуждение микрофонов уничтожают с помощью подавителей ОС, которые бывают аппаратными и программными. Эти приборы автоматически находят проблемные частоты и вырезают их узкой полосой. Следует помнить, что такие фильтры вносят заметные фазовые искажения и могут неожиданно принять за самовозбуждение звук духового инструмента или гитарное соло. Части фильтров назначают фиксированные значения на конкретные частоты, а часть остаются плавающими, они непрерывно контролируют ситуацию, и при возникновении проблемной частоты подавляют её. Такая ситуация может возникнуть, например, если лектор окажется под АС. Громкость микрофонов выставляют вручную или с помощью системы автоматического регулирования громкости.

Рис. 5. Подавитель ОС микрофонов

Динамическая обработка звука (коррекция уровней) – обязательный элемент настройки систем звукоусиления. Динамический диапазон речи подготовленного диктора составляет 20-25 дБ, неподготовленный диктор имеет гораздо больший диапазон, и это снижает разборчивость речи. Приходится его искусственно укладывать в комфортный диапазон. Для этого используют компрессоры и лимитеры.

В целом же акустическая подготовка помещения – процесс творческий, и требует от специалиста с одной стороны хорошего знания техники и умения её применять, а с другой – совершенного и чуткого музыкального слуха. Хороший результат может быть получен только при сочетании этих свойств.

Источник

Акустика помещения, советы и тонкости настройки, статья. Портал «www.hifinews.ru»

Сохранить и прочитать потом —

Акустические свойства помещения вносят определенный вклад в качество воспринимаемой слушателем звуковой панорамы. Не у всех есть специальные помещения, предназначенные исключительно для установки в них аудио оборудования высокого класса. Но и для тех, кто слушает музыку в обычной жилой комнате, есть много советов и замечаний, следуя которым вы сможете оптимизировать звучание имеющейся аудиотехники. Но об этом поговорим чуть позже. А сначала давайте обозначим исходные данные для решения нашей задачи. Специально возводимые, акустически оптимизированные залы имеют, как правило, форму неправильного параллелепипеда, с непараллельными друг другу боковыми стенками, а потолки, как в театрах и концертных залах, выполнены в форме ската. Стандартная комната имеет классическую прямоугольную форму, способствующую наложению друг на друга излучаемых и отражаемых волн звука. В зависимости от используемых в строительстве и отделке материалов акустические свойства одинаковых по объему и форме помещений могут сильно отличаться. Если в вашей среде прослушивания используются твердые бетонные конструкции стен и перекрытий, они будут способствовать отражению излучаемого звука. Гипсокартонные панели или деревянная обшивка будут поглощать большую часть звуковой энергии. Учитывая это и используя следующие советы, вы сможете улучшить качество звука.

Прежде чем приступить к делу, настоятельно рекомендуется проштудировать какой-либо толковый справочник по акустике. Возможно, для новичков будет довольно трудно разобраться в теории распространения звуковых волн. Но усвоенные знания окупятся сторицей и помогут вам более грамотно оборудовать помещение, получить из вашей комнаты оптимальное звуковое пространство для прослушивания, при этом лучше понять особенности распределения звукового поля. Итак, если вы не дипломированный специалист по акустике, поищите хорошую книгу, доступную для вашего уровня понимания, чтобы расширить свои познания, получив для осмысления много полезной, увлекательной информации.

Одна из самых больших проблем, которую я вижу по общению со своими друзьями и знакомыми – излишнее внимание именно акустике помещения. Конечно, акустика помещения важна, но она должны быть последним звеном, которому вы должны уделить внимание уже после расстановки ваших аудиосистем и выбора оптимального места для прослушивания. Правильное размещение громкоговорителей в пространстве помещения даст гораздо больший эффект, чем устранение акустических дефектов помещения. Уделите необходимое время расстановке аудиоколонок и найдите идеальное местечко для прослушивания. После того как вы сделали все возможное для того, чтобы музыка звучала «правильно», считайте что выполнили 90% работы и теперь пришло время для создания благоприятных акустических условий. Считайте, что акустическая подготовка помещения – это как глазурь на торте. Опять же, в наших условиях это будет самая простая коррекция акустики помещения. Тем, кто заинтересован в более глубоком понимании влияния особенностей помещения на звук, следует обратиться к серьезным источникам по акустической тематике.

По акустическим свойствам все помещения можно разделить на три основных типа: звонкое; глухое и нейтральное помещения. Как правило, нам желательно иметь комнату с нейтральными акустическими характеристиками, которая тяготеет немного к звонкому типу. Звонкая комната отличается длительным временем реверберации. Реверберация — это процесс затухания интенсивности звука при его многократных отражениях. Каждый из нас когда-нибудь оказывался в звонком помещении. Представьте себе большую столовую или зал, где гуляет эхо, а звуки кажутся звенящими. Из такого зала акустическая энергия никуда не уходит, а отражаясь от стен и потолка попадает в точку прослушивания, где часть ее улавливают наши уши. Если у вас комната с отделкой из дерева лиственных пород, с плиточными полами, практически без мягких материалов в отделке, вы понимаете, что такое звонкая (гулкая) комната. Станьте посередине комнаты, хлопайте в ладоши и слушайте. Звук хлопка превращается в эхо и длится некоторое время после хлопка. Это реверберация и эффект затухания акустической энергии. В такой комнате потребуются отделочные материалы для поглощения отражений на средних и высоких частотах с целью укрощения излишней акустической энергии.

Глухая комната полная противоположность звонкому помещению. Звуки, как правило, будут глушиться и если выполнить тот же самый тест с хлопаньем в ладоши, вы заметите, что звук затихает даже прежде, чем вы перестали хлопать. Глухие помещения, как правило, застелены коврами, завешены тяжелыми драпировками и практически не имеют отражающих поверхностей. Комната для прослушивания музыки не должна быть ни глухой, ни звонкой. Нам нужно что-то среднее, в целом нейтральное по акустическим параметрам помещение, и которое при этом все-таки ближе к звонкому типу.

Причина, по которой мы хотим иметь нейтральное акустическое помещение, заключается в том, что реальный мир представляет собой комбинацию поглощающих и резонансных, в акустическом отношении, поверхностей. Нужно добиться такой акустики в помещении, чтобы звук чрезмерно не поглощался элементами интерьера и в тоже время не отбрасывался нам полностью.

Если у вас слишком глухая комната, для того чтобы добиться более естественного звучания поищите возможности для замены на другую отделку части тканевых драпировок или ковровых покрытий, которые поглощают акустическую энергию. Если же помещение слишком звонкое, то, как правило, гораздо легче определить точки отражения для подавления эффекта реверберации.

Будем считать, что у вас стандартная по размерам комната в квартире или отдельном доме. Если есть возможность использовать ее специально под домашний театр, можете обратиться к специалистам по акустической отделке помещений, чтобы они помогли наилучшим образом откорректировать ее акустические характеристики.

Определение точек отражения

Все, что вам понадобится – это небольшое зеркало (по крайней мере, 30 х 30 см), помощь друга или родственника, а также самоклеющаяся лента, или карандаш (если вы не возражаете против маркировки стен). Опять же, делать это нужно только уже после оптимальной и окончательной расстановки аудиоколонок.

Попросите вашего помощника, удерживая зеркало на уровне ваших ушей, перемещать его по плоскости стены, пока вы сидите в точке прослушивания. На боковых стенах комнаты слева и справа от вас будут расположены первичные и вторичные точки отражения относительно вашей позиции, по две с каждой стороны. Вы должны сидеть и контролировать перемещаемое помощником зеркало вдоль левой стены, пока не увидите в зеркале ВЧ динамик (твитер) аудиоколонки левого канала. Это будет первая точка отражения. Попросите помощника отметить это место на стене карандашом или маркировочной лентой. Теперь зеркало должно скользить дальше вдоль левой стены, пока не увидите твитер аудиоколонки правого канала, также отмечаете и это место. Аналогично, cделайте то же самое и для правой стены. Теперь у вас есть по две точки отражения на правой и левой стенах комнаты.

Такие же точки отражения находятся на потолке и полу. Сегодня у многих людей жесткие отражающие полы застелены ковровым покрытием или отдельным ковриком. В этом случае точками отражения на полу можно вообще пренебречь. Если же у вас жесткий пол без ковра, для борьбы с отражениями от пола можно разместить коврик перед аудиоколонками. Не у всех в комнате подвесные или натяжные потолки. Кто-то может быть вообще предпочитает классическое помещение с каменным потолком. В этом случае нужно будет отметить два места для акустической обработки сверху. Попросите вашего помощника, стоя на стремянке или стуле, (пожалуйста, обязательно предусмотрите все меры безопасности!) удерживая зеркало перемещать его вдоль плоскости потолка, до тех пор, пока не увидите в нем твитер левого канала, отметьте это место, и cделайте то же самое для правого канала. Вам не стоит пока беспокоиться относительно задней или передней стенки помещения.

Теперь у вас есть отмеченные точки отражения, которые легко обработать звукопоглощающим (для средних и высоких частот) материалом. Помните, акустические панели не поглощают частоты ниже 300 Гц (обычно, хотя, есть и исключения), так что точки отражения позволяют контролировать чистоту, звонкость и реверберацию.

Применяйте напыляемое акустическое покрытие экономно, тем более, что и стоит оно достаточно дорого. Понемногу добавляйте слой за слоем, пока не достигнете желаемого акустического состояния комнаты. Вы же не хотите, переборщить и сделать глухое помещение, которое будет высасывать свежесть и энергию из вашей аудиосистемы. Если же у вас изначально глухое помещение, придется удалять плотные шторы, ковры и другие элементы интерьера, пока вы не добьетесь прозрачного звучания. В качестве звукопоглощающих материалов используют также, как специальные панели, так и разнообразные подручные средства, вплоть до ячеистых упаковок от яиц. Подходящие материалы всегда найдутся, все дело лишь в нарушении эстетики помещения.

Определение акустических резонансов помещения

Каждое помещение имеет акустические резонансы или, как еще говорят, комнатные моды (англ. Mode). Пропорции комнаты, т.е. соотношения длины, ширины и высоты, задают расположение резонансов в частотном спектре. Таким образом, геометрические размеры помещения определяют частоты, на которых будут возникать резонансы при прослушивании музыки, т.е. отдельные, имеющие огромное значение для воспроизводимой музыки частоты будут или чрезмерно усиливаться или же подавляться в отдельных точках помещения.

Лучшим способом определения акустических резонансов и стоячих волн (низкие частоты имеют тенденцию распространяться, отражаться и накладываться друг на друга) в помещении считается использование специального программного обеспечения. Профессиональное программное обеспечение довольно дорого, требует установки микрофонов с последующим анализом акустических характеристик помещения. Если у вас есть такая программа для расчета акустических параметров, несомненно, следует ее использовать. Но если вы просто хотите получить общее представление о том, как ваша комната взаимодействует с системой можно использовать и более простые программы, известные также как акустические калькуляторы. В оригинальной статье предлагается использовать http://amroc.andymel.eu.

Один из русскоязычных упрощенных вариантов (Калькулятор аксиальных мод) можно найти на http://www.acoustic.ua/forms/calculator8.html, он обеспечивает упрощенный анализ продольных акустических резонансов (аксиальных мод) в комнате. Акустический калькулятор позволяет по размерам вашего помещения построить графики резонансов при распространении звуковых волн вдоль, поперек и по высоте комнаты. Если несколько резонансов помещения совпадают по частоте (интервал между ними равен нулю), то такие моды (резонансы) называются вырожденными. В этом случае на амплитудно-частотной характеристике, как правило, наблюдается выраженный пик. Проблемные частоты в интерфейсе программы будут выделены красным цветом.

Если два резонанса (моды) разделены интервалом 20 Гц и более, то такие моды называются изолированными. В этом случае на АЧХ помещения, как правило, наблюдается выраженный «провал». Проблемные интервалы будут выделены оранжевым цветом.

Эти пики с провалами на АЧХ и придают нежелательную окраску звучанию вокала и музыки. В особенности они заметны в диапазоне частот 95-175 Гц. Статические звуковые пики возникают в разных точках комнаты, в зависимости от положения акустических систем, размеров помещения и звуковой частоты. Вы можете определить такие пики, перемещаясь по комнате и слушая низкочастотный звук. Как только вы входите в зону стоячей волны, баса становится очень много, а в других местах его почти нет, теряется локализация и четкость баса он превращается в простое «буханье».

На частотах выше 300 Гц уже можно пренебречь влиянием резонансов помещения на тональный баланс. Предполагается, что на основе графика в продольной плоскости и по высоте комнаты можно выбирать оптимальное место, как для размещения акустических излучателей, так и место для слушателя. И, кроме того, основываясь на полученных данных по пикам и провалам, также проводится корректировка акустических характеристик помещения, которая уже гораздо сложнее установки звукопоглощающих покрытий в точках отражения для коррекции остальной части звукового диапазона. В этот комплекс мер могут входить как простейшие мероприятия, типа закрепления подушек в углах комнаты, так и устройство специальных «ловушек для басов» (типа резонатора Гельмгольца) для выравнивания нижней части АЧХ помещения. К сожалению, некоторые из этих методов требуют много места и в небольшой комнате не применимы по причине отсутствия для них пространства. В идеале, вы должны иметь комнату для прослушивания с объемом более 40 кубических метров, тогда будет гораздо легче настроить акустику помещения.

Есть много готовых великолепных решений, многие из которых на самом деле дешевле, чем создание собственных устройств. Но если вы хотите сами заняться акустическим обустройством помещения, досконально разобраться в его особенностях и возможностях, то это тема уже отдельной статьи и не одной.

Источник